Processamento GPS usando serviços online

Processamento GPS Usando Serviços

Online

Dário Manuel Bettencourt de Lima

Apresentada à Universidade da Beira Interior em candidatura ao grau de Mestre em Engenharia Informática

Prof. Doutor Rui Manuel da Silva Fernandes

Departamento de Informática Universidade da Beira Interior

Covilhã, Portugal http://www.di.ubi.pt

Agradecimentos

Ao Prof. Rui Fernandes, por ter aceite o meu desafio. Desde o início, até à recta final, sempre demonstrou interesse, contribuindo na descoberta de respostas, pois sem ele, não teria sido possível compreender e abordar os temas relacionados com Geodesia. Sempre altamente prestável, e com um acolhimento formidável. Aos meus amigos que me foram perguntando pelo trabalho e que me foram estimulando pela confiança em mim depositada, fazendo-me acreditar que era possível chegar ao fim com sucesso. À minha família, pelo apoio incondicional que me deram, em especial à minha mãe e ao meu pai pela paciência e grande amizade com que sempre me ouviu e a sensatez com que sempre me apoiou. Por fim gostaria de estender os meus agradecimentos a todos aqueles que anonimamente me foram ajudando, fornecendo informações, ideias e críticas, algumas das quais essenciais para a prossecução deste trabalho.

Resumo

Actualmente o sector de informações espaciais está a utilizar a Internet como uma ferramenta para ajudar as suas actividades. Devido aos custos elevados para adquirir programas que sejam capazes de processar dados GPS num curto espaço de tempo, utilizadores que estudam estes dados estão a utilizar ferramentas que existem na Internet e que são gratuitas para processar estes dados.

Com a procura de ferramentas na internet, organizações, seja no sector público ou privado, estão a desenvolver, a promover e a prestar serviços e produtos que utilizam a Internet como um meio. Estas páginas oferecem aos utilizadores informações sobre as aplicações de GPS, software e hardware de GPS e serviços relacionados com GPS. Por esta razão, propõe-se então uma ferramenta capaz de utilizar estes serviços fornecidos pela internet e tirar partido dos mesmos.

Abstract

Currently, the spatial information industry is using the Internet as a tool to help their business. Due to the high cost to purchase applications that are able to process GPS data in a short time, users who are studying this data use tools available on the Internet that are free to process that data.

With the pursuit of those tools on the Internet, organizations, whether in public or private sector, are developing, promoting and providing services and products that use the Internet as a resource. These pages provide users with information about the applications of GPS software and GPS hardware and GPS-related services. For this reason, it is proposed a tool to use these services provided by the Internet and take advantage of them.

Conteúdo

Agradecimentos iii

Resumo v

Abstract vii

Conteúdo ix

Lista de Figuras xiii

Acrónimos xv

1 Introdução 1

1.1 Propósito e Contexto . . . 2

1.2 Definição do Trabalho e Objectivos . . . 2

1.3 Principais Contribuições . . . 3

2 Sistema de Referência Geodésico 5 2.1 Coordenadas Geodésicas . . . 5

2.1.1 Latitude Geográfica ou Geodésica . . . 6

2.1.2 Longitude Geográfica ou Geodésica . . . 7

2.1.3 Altitude . . . 7

2.2 Coordenadas Cartesianas . . . 7

2.3 Conversão de Coordenadas Geodésicas em Coordenadas Cartesianas . . 8

2.4 Ficheiros RINEX . . . . 9 ix

2.5 WGS84 . . . 10 2.6 ITRF2005 . . . 10 3 Estado da Arte 13 3.1 AUSLIG . . . 13 3.1.1 AUSPOS . . . 13 3.1.1.1 GDA94 . . . 15 3.2 SOPAC . . . 15 3.2.1 SCOUT . . . 16 3.3 NGS . . . 18 3.3.1 OPUS . . . 18 3.4 NRCan . . . 20 3.4.1 CSRS-PPP . . . 20 3.5 GMV . . . 22 3.5.1 MagicGNSS . . . 22 3.5.1.1 ODTS . . . 24

3.6 Geodetic Research Laboratory of University of New Brunswick . . . 25

3.6.1 GAPS . . . 25

3.7 IBGE . . . 26

3.7.1 IBGE-PPP . . . 26

4 Análise de Requisitos 29 4.1 Identificação do Problema . . . 29

4.2 Inserção dos dados . . . 30

4.3 Avaliação dos dados submetidos . . . 30

4.4 Processamento dos dados . . . 31

5 Ferramentas Utilizadas 33 5.1 Bash . . . 33

5.2 PHP . . . 33

5.3 Getmail . . . 33 x

5.4 UUDeview . . . 34

5.5 SendEmail . . . 34

5.6 cURL . . . 34

5.7 LFTP . . . 35

5.8 Wget . . . 35

6 Descrição da Ferramenta Desenvolvida 37 6.1 Introdução . . . 37

6.2 Instalação . . . 37

6.3 Inserção dos dados . . . 38

6.4 Segurança . . . 38

6.5 Submissão automática dos dados . . . 39

6.6 Separação dos dados enviados por correio electrónico após o processa-mento . . . 44

6.6.1 Funcionamento do script downloadgpsproc.sh . . . 45

6.6.2 Funcionamento do script downloadcsrs-ppp.sh . . . 46

6.6.3 Funcionamento do script downloadlandon.u.sh . . . 46

6.6.4 Funcionamento do script downloadmagicgnss.sh . . . 46

6.6.5 Funcionamento do script downloadibge-ppp.sh . . . 46

6.6.6 Funcionamento do script downloadopus.sh . . . 47

6.6.7 Funcionamento do script downloadsopac.sh . . . 47

6.7 Verificação da existência de resultados . . . 47

6.8 Cálculo dos valores cartesianos e elaboração do relatório final . . . 48

7 Considerações Finais 51 7.1 Conclusões . . . 51

7.2 Trabalho Futuro . . . 52

Bibliografia 53

A Resultados - Experiência com CASC2270.09o 59

B Resultados - Experiência com g0250090.09o 65

Lista de Figuras

2.1 Coordenadas Geodésicas [4] . . . 6

2.2 Coordenadas Cartesianas [7] . . . 8

2.3 Conversão de Coordenadas Geodésicas em Coordenadas Cartesianas . 10 2.4 Exemplo do conteúdo de um ficheiro RINEX [11] . . . 11

3.1 Serviço de processamento online AUSPOS . . . 15

3.2 Serviço de processamento online SCOUT . . . 18

3.3 Serviço de processamento online OPUS . . . 20

3.4 Serviço de processamento online CSRS-PPP . . . 22

3.5 Serviço de processamento online MagicGNSS . . . 24

3.6 Serviço de processamento online GAPS . . . 26

3.7 Serviço de processamento online IBGE-PPP . . . 28

6.1 Página de processamento online de GPS do SEGAL . . . 39

6.2 Exemplo do ficheiro .txt criado após ser submetido o ficheiro RINEX . 40 6.3 Script para o envio do ficheiro submetido para processamento no magicppp 41 6.4 Script para o envio do ficheiro submetido para processamento no OPUS 42 6.5 Script para o envio do ficheiro submetido para processamento no SCOUT 43 6.6 Script para o envio do ficheiro submetido para processamento no IBGE-PPP . . . 44

6.7 Criação dos ficheiros para processamento do ficheiro RINEX . . . 45

6.8 Exemplo do aspecto do relatório final . . . 50

A.1 Resultado da página de processamento AUSPOS . . . 60 xiii

xiv ABSTRACT

A.2 Resultado da página de processamento SCOUT . . . 60

A.3 Resultado da página de processamento OPUS . . . 61

A.4 Resultado da página de processamento CSRS-PPP . . . 61

A.5 Resultado da página de processamento MagicGNSS . . . 62

A.6 Resultado da página de processamento GAPS . . . 62

A.7 Resultado da página de processamento IBGE-PPP . . . 63

A.8 Relatório com os resultados Finais . . . 64

B.1 Resultado da página de processamento AUSPOS . . . 66

B.2 Resultado da página de processamento SCOUT . . . 66

B.3 Resultado da página de processamento OPUS . . . 67

B.4 Resultado da página de processamento CSRS-PPP . . . 67

B.5 Resultado da página de processamento GAPS . . . 68

B.6 Resultado da página de processamento IBGE-PPP . . . 68

Acrónimos

AFN Australian Fiducial Network ANN Australian National Network ARP Antenna Reference Point AUSLIG Australia Geoscience

AUSPOS Australian Processing Online Service BASH Bourne Again Shell

CORS Continuously Operating Reference Station CSRS Canadian Spatial Reference System

CSRS-PPP Canadian Spatial Reference System Precise Point Positioning EOP Earth Orientation Parameters

ERP Earth Rotation Parameter FTP File Transfer Protocol

GAPS GPS Analysis and Positioning Software GDA Geocentric Datum of Australia

GDA94 Geocentric Datum of Australia

GLONASS Global Navigation Satellite System GNSS Global Navigation Satellite System GPS Global Posicioning System

GRL Geodetic Research Laboratory HTML HyperText Markup Language IAG International Association of Geodesy

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

ICSM Intergovernmental Committee on Surveying and Mapping SRP International Earth Rotation Service

IGS International GPS Service

ILRS International Laser Ranging Service

xvi ACRÓNIMOS IMAP Internet Message Access Protocol

ITRF Internacional Terrestrial Reference Frame

ITRF2005 Internacional Terrestrial Reference Frame 2005 IVS International VLBI Service

LEO Low Earth orbit LLR Lunar Laser Ranging

MIME Multipurpose Internet Mail Extensions MRP Monument Reference Point

NAD83 North American Datum NGS National Geodetic Survey

NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration NRCan Natural Resources Canada

NSRS National Space Reference System

ODTS Orbit Determination and Time Synchronization OPUS Online Positioning User Service

PGGA Southern California Permanent GPS Geodetic Array PHP Hypertext Preprocessor

POP3 Post Office Protocol PPP Precise Point Positioning

RINEX Receiver Independent Exchange Format RNA Receiver Network Australia

SAR Synthetic Aperture Radar

SCIGN Southern California Integrated GPS Network SCOUT Scripts Coordinate Update Tool

SEGAL Space & Earth Geodetic Analysis Laboratory SLR Satellite Laser Ranging

SMTP Simple Mail Transfer Protocol

SOPAC Scrippts Orbit and Permanent Center SRP Solar Radiation Pressure

SSL Secure Sockets Layer URL Uniform Resource Locator

VLBI Very Long Baseline Interferometry WGS66 World Geodetic System 1966 WGS72 World Geodetic System 1972

xvii WGS84 World Geodetic System 1984

Capítulo 1

Introdução

Esta tese destina-se à aquisição do grau de mestre, sendo a mesma elaborada no âmbito do curso de Mestrado em Engenharia e Informática - Redes e Multimédia e sob a supervisão e orientação do Dr Rui Manuel da Silva Fernandes, tendo por tema o processamento GPS usando serviços online. Com efeito, a presente tese dívide-se em sete capítulos, sendo que o primeiro refere-se a uma breve abordagem sobre os objectivos da tese.

O segundo diz respeito ao sistema de referência geodésico e explica o que é o sistema de referência geodésico, descreve o que são coordenadas cartesianas e coordena-das geodésicas e a conversão de coordenacoordena-das geodésicas em coordenacoordena-das cartesianas. O terceiro reporta-se ao estado da arte e às ferramentas de processamento online existentes.

O quarto fala acerca da análise de requesítos e do modo como foi pensado a aplicação de processamento GPS online a ser desenvolvida e as dificuldades que poderiam acontecer. Descreve cada passo e decisão tomada em relação à forma que os dados terão ser inseridos nas páginas de processamento GPS, a forma como esses dados terão de ser avaliados e a forma como os dados têm de ser processados pela nova ferramenta.

O quinto assinala as ferramentas utilizadas para o desenvolvimento da aplicação descrevendo cada ferramenta. O sexto faz uma descrição da aplicação desenvolvida explicando cada passo e as opções tomadas para cada obstáculo encontrado. Por fim, o último capítulo contém as considerações finais, nas quais é realizada uma conclusão acerca do presente trabalho e ainda são colocadas perspectivas de futuro trabalho.

2 CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO

1.1

Propósito e Contexto

Com a realização desta tese, visou-se compreender os actuais serviços de proces-samento online de Sistemas de Posicionamento Global GPS, de modo a desenvolver soluções capazes de optimizar significativamente o trabalho dos profissionais na área, nomeadamente um sistema capaz de reavaliar os dados processados fornecidos por esses serviços. Assim sendo, pretende-se optimizar o sistema, possibilitando um me-lhoramento dos actuais serviços e a configuração de um novo, capaz de juntar os serviços existentes e dar uma melhor avaliação sobre os dados por eles processados, capaz de dar resposta às necessidades dos profissionais, para que esta possa ser usada não só pelo SEGAL mas por quaisquer outros profissionais na área.

Este capítulo apresenta os principais aspectos relacionados com este trabalho. Assim, entende-se que a Geodesia é a ciência da medição e monitorização do tamanho e forma da Terra, incluindo o seu campo de gravidade e permite determinar a localização de pontos na superfície do nosso planeta. Os geodesistas atribuem coordenadas de pontos em toda a Terra. Usando o Sistema de Posicionamento Global (GPS ), podem defini-los com precisão e de forma consistente. Este conjunto de pontos medidos com precisão é chamado de National Space Reference System (NSRS)[1], que permite que as informações fornecidas por diversos tipos de mapas possam ser coerentes.

Os serviços de processamento online de GPS têm fornecido aos utilizadores a oportunidade de obter gratuitamente coordenadas de alta precisão. No entanto, todos os serviços são dependentes da qualidade dos dados recolhidos e do tempo de observação fornecida pelo utilizador.

1.2

Definição do Trabalho e Objectivos

Este trabalho foi dividido em seis etapas principais. (i) Em primeiro lugar, foi necessário um estudo e análise dos actuais serviços de processamento online de GPS. Depois um (ii) estudo cuidadoso das ferramentas necessárias para o desenvolvimento da aplicação e a conecção (iii) das ferramentas necessárias de forma a que estas pudessem se interajudar. Após isso, foi possível (iv) desenvolver uma ferramenta que permita ao utilizador submeter os dados nos serviços actuais de forma automática. Foi também (v) desenvolvida uma ferramenta de avaliação dos dados fornecidos pelos serviços de processamento GPS. Finalmente, foi desenvolvida uma outra (vi) ferramenta que

1.3. PRINCIPAIS CONTRIBUIÇÕES 3 permitisse a elaboração de um relatório com o resultado da avaliação dos dados. Agora vamos listar os principais objectivos deste trabalho:

- Utilizar e explorar as ferramentas necessárias para realizar uma aplicação ade-quada.

- Desenvolver uma ferramenta de forma a que o utilizador possa submeter auto-maticamente os dados nos serviços actuais.

- Desenvolver uma segunda ferramenta, para avaliação dos dados fornecidos pelos serviços de processamento GPS.

1.3

Principais Contribuições

Esta dissertação propõe-se apresentar sugestões e ser um contributo para a criação de um serviço de processamento GPS online utilizando múltiplos serviços de processa-mento GPS online. O utilizador, ao submeter um ficheiro RINEX, automaticamente estará a submetê-lo em vários serviços de processamento GPS online e depois poderá receber esses resultados no seu email. Outro contributo desta dissertação é a elabora-ção de um relatório com a compilaelabora-ção dos dados previamente fornecidos e processados pelos serviços online utilizados. Nos capítulos que se seguem será feita uma melhor descrição do trabalho realizado, bem como algumas das metedologias utilizadas para resolver os problemas que entretanto surgiram.

Capítulo 2

Sistema de Referência Geodésico

Um sistema de referência geodésico [2] é definido como um conjunto de pontos previamente assinalados na superfície terrestre, em que, depois de serem tratados cor-rectamente, permite que seja localizado qualquer ponto geográfico no nosso planeta.

A latitude, longitude e altitude são elementos utilizados com a finalidade de localizar e representar uma posição sobre a Terra. Estas referências são actualmente aceites pela maioria das nações. No final do século 20, o sistema de referência geodésico "clássico"foi substituído por tecnologias espaciais geodésicas como VLBI (Very Long Baseline Interferometry), LLR (Lunar Laser Ranging), SLR (Satellite Laser Ranging), e GPS (Sistema de Posicionamento Global).

Os sistemas de referência geodésicos clássicos foram substituidos por sistemas baseados em tecnologias para a obtenção de posições geométricas globalmente comuns. Por outro lado, os sistemas de referência vertical de cada nação, que dependem do potencial de gravidade, não são ainda globalmente comuns [3].

2.1

Coordenadas Geodésicas

As coordenadas geodésicas ou geográficas são definidas sobre um elipsóide de revolução, adoptado como modelo matemático da Terra. Como não é conhecido a posição do centro de massa da Terra, não se consegue estabelecer a coincidência dos eixos de rotação. Contudo, é preciso infligir a condição de paralelismo entre o eixo de rotação do modelo e o eixo de rotação médio da Terra.

Devemos escolher uma superfície que sirva de referência, tendo-se assim uma 5

6 CAPÍTULO 2. SISTEMA DE REFERÊNCIA GEODÉSICO

Figura 2.1: Coordenadas Geodésicas [4]

conformidade das coordenadas na superfície esférica da terra, através de uma figura geométrica regular, designada de elipsóide, que é muito próxima das dimensões da terra, permitindo assim, através de um sistema coordenado, posicionar espacialmente as diferentes entidades topográficas, e as coordenadas são denominadas de Latitude e Longitude geodésicas.

O sistema de coordenadas geodésicas constitui um sistema eficiente para localiza-ção da posilocaliza-ção de objectos, fenómenos e acidentes geográficos na superfície terrestre. Neste sistema a Terra é dividida em círculos paralelos ao Equador chamados PARALE-LOS (latitudes) e em elipses que passam pelos pólos terrestres (perpendiculares aos pa-ralelos) chamadas MERIDIANOS (longitudes) (Figura 2.1). Cada ponto na Terra terá um único conjunto de coordenadas geodésicas. A medida destes arcos ao longo dos

pa-ralelos e meridianos fornece portanto os elementos[5].

2.1.1

Latitude Geográfica ou Geodésica

Ângulo entre a normal ao elipsóide no ponto considerado e sua projecção no plano equatorial. É medido no plano do meridiano que contém o ponto considerado. Por convenção, a latitude geodésica é positiva no hemisfério norte e negativa no hemisfério Sul. A latitude no equador é igual a 0o_{. O modo como a latitude é definida depende}

2.2. COORDENADAS CARTESIANAS 7

2.1.2

Longitude Geográfica ou Geodésica

Ângulo diedro entre os planos do meridiano de Greenwich e do meridiano que passa pelo ponto considerado. Por convenção, a longitude é positiva contada por leste e negativa contada por oeste de Greenwich. Para as longitudes, há um valor específico para cada posição, que aumenta de 0 nos pólos até a linha do equador, onde está o seu valor máximo[6].

2.1.3

Altitude

As superfícies mais utilizadas em geodesia, com referência as altitudes, são o Geóide e o elipsóide. O Geóide é a superfície equipotencial, que melhor se aproxima do nível médio dos mares, em relação aos continentes. Altitude elipsoidal é a altitude referida ao elipsóide, através do GPS. As altitudes referidas ao geóide são denominadas de altitudes ortométricas, que se obtêm através de nivelamento geométrico. Altitude ortométrica (H) é a distância vertical que se estende do nível médio do mar (Geóide = Datum Vertical) até o ponto considerado, a altitude Elipsoidal (h) é a distância vertical que se estende do elipsóide ao ponto considerado[5].

2.2

Coordenadas Cartesianas

O sistema de coordenadas cartesianas é definido por um sistema plano rectangular XY, sendo que o eixo das ordenadas (Y) está orientado segundo a direcção norte-sul e o eixo das abcissas (X) forma 90o _{na direcção leste. Uma terceira grandeza, a altura}

(cota ou altitude) pode ser acrescida às coordenadas planas X e Y, definindo assim uma posição tridimensional do ponto. Todo o sistema de coordenadas cartesiano está associado a um sistema de referência geodésico (Figura 2.2).

Por sua vez, todo sistema de referência geodésico é definido a partir de algumas condições básicas para que se possa estabelecer uma grelha de coordenadas. Ao transportarmos estes critérios para o formato da Terra, passamos a tratá-lo como um sistema geocêntrico (onde a origem é o centro da Terra) e, portanto devemos assumir que o eixo X coincide com o plano equatorial, positivo na direcção de longitude 0◦, o eixo Y coincide com o plano equatorial, positivo na direcção de longitude 90◦ _{W e o}

8 CAPÍTULO 2. SISTEMA DE REFERÊNCIA GEODÉSICO

Figura 2.2: Coordenadas Cartesianas [7]

A origem do sistema é o centro do elipsóide adoptado nos vários sistemas de refe-rência. Se o sistema é geocêntrico, a origem coincide com o centro de massa da terra. Neste sistema, as coordenadas (x, y, z) de um ponto da superfície terrestre são invariá-veis para a Terra rígida e sem movimentos da crosta [8].

2.3

Conversão de Coordenadas Geodésicas em

Coorde-nadas Cartesianas

Denotando as coordenadas cartesianas rectangulares de um ponto no espaço por X, Y e Z e assumindo um elipsóide de revolução com a mesma origem do sistema de coordenadas cartesianas, um ponto pode também ser expresso pelas coordenadas geodésicas (elipsoidais) Latitude, Longitude e Altitude (Figura 2.3).

A relação entre as coordenadas cartesianas e elipsoidais é dada por

X _{= (N + h) cos(Φ) cos(λ)} (2.1)

Y _{= (N + h) cos(Φ) sin(λ)} (2.2)

Z _{= [N (1 − e}2

2.4. FICHEIROS RINEX 9 onde,

Φ, λ, h = Latitude Geográfica, Longitude Geográfica e Altitude Elipsoidal.

X , Y , Z _{= Coordenadas Cartesianas Fixas Centradas da Terra}

e N_{(Φ) = p} a 1 − e2sin ‘2(Φ) (2.4) onde N_{(Φ) =} p a 1 − e2sin ‘2(Φ)

, é a grande normal (raio de curvatura da secção primeiro vertical)

a_{= semi-eixo maior (raio equatorial elipsóide)} b_{= semi-eixo menor (raio polar elipsóide)}

f ₌ a − b

a = achatamento

e2

= 2f − f

2

= é a primeira excentricidade numérica

O valor da altitude geométrica é aproximadamente dado por:

h_{= N + H}

onde N é a ondulação geoidal e H a altitude ortométrica. A quantidade de especial interesse para actividades de engenharia é a altitude ortométrica H. O GPS propor-ciona a altitude geométrica h, cuja conversão para ortométrica, necessita do

conheci-mento da ondulação do geóide (N)[9].

2.4

Ficheiros RINEX

O formato RINEX consiste de três arquivos do tipo ASCII : dados de observação, mensagem de navegação e dados meteorológicos (Figura2.4). Estes arquivos contêm um cabeçalho, com informações gerais sobre o arquivo, e uma secção de dados. Os arquivos de observação e meteorológicos contêm dados para uma determinada estação e sessão, enquanto que os arquivos de navegação fornecem parâmetros orbitais, coe-ficientes para a correcção ionosférica, informações sobre os satélites e sinais por estes transmitidos[10].

10 CAPÍTULO 2. SISTEMA DE REFERÊNCIA GEODÉSICO

Figura 2.3: Conversão de Coordenadas Geodésicas em Coordenadas Cartesianas

2.5

WGS84

O World Geodetic System 1984 [17] (WGS84 ) é a referência usada pelo GPS. Os dados são mantidos pelo United States National Geospatial-Intelligence Agency

(NGA). No desenvolvimento do WGS84 utilizaram-se como base os parâmetros do

sistema geodésico de referência de 1980 (constituído por um elipsóide de referência global e um modelo de gravidade), sendo complementados com dados Doppler, laser satelitário e interferometria de base muito larga (VLBI ). A última revisão do WGS84 foi efectuada em 2004, a qual será válida até por volta de 2010. A origem das coordenadas deste sistema geodésico é o centro da Terra, pensando-se que o erro é inferior a 2cm. O sistema geodésico WGS84 veio substituir o WGS72, o qual tinha substituído o WGS66.

2.6

ITRF2005

Ao contrário das versões anteriores do ITRF, o ITRF2005 [18] é construído com dados de entrada sob a forma de séries temporais das posições das estações e Parâme-tros de Orientação da Terra (EOP’s). As soluções de entrada de séries temporais são fornecidas em uma amostragem semanal pelo IAG Serviços Internacionais de técnicas de satélite (International GNSS Service-IGS, a International Laser Ranging Service

ILRS e da International Service DORIS-IDS ) e diariamente (VLBI ) pelo International VLBI Service (IVS).

2.6. ITRF2005 11

Capítulo 3

Estado da Arte

Existem vários Serviços de processamento GPS online, cada um com a sua forma de processamento. Esta secção tem como principal objectivo a descrição desses mesmos serviços.

3.1

AUSLIG

O textitGeoscience Australia auxilia o governo australiano e a comunidade a tomarem decisões informando-os sobre a descoberta e desenvolvimento de minerais e recursos energéticos, gestão do meio ambiente, a segurança da comunidade e da protecção de infra-estruturas críticas. A Geoscience Australia também abrange a Gestão de Dados Espaciais , pela qual o Governo Australiano é responsável pela coordenação e implementação. As suas actividades abrangem três grandes áreas: informação terrestre, marítima e espacial. Tal concretiza-se mediante a produção de mapas para geociências, bases de dados e sistemas de informação e a realização regional mineral e pesquisas geológicas e sistemas de energia. As actividades realizadas também incluem: contribuição para comunidades mais seguras e protecção de infra-estruturas críticas, e, a manutenção da gravidade fundamental, geomagnética e redes sísmicas[12].

3.1.1

AUSPOS

No início de 2000, foi tomada uma decisão pela AUSLIG para desenvolver um serviço 24 horas por dia para processamento online, que fornece aos utilizadores acesso às

14 CAPÍTULO 3. ESTADO DA ARTE coordenadas GDA94 para o sistema de referência nacional australiano[12]. Foi assim criado o AUSLIG Serviço de Processamento Online de GPS conhecido por AUSPOS [13]. O serviço de processamento GPS online AUSPOS fornece aos utilizadores a facilidade de enviar através da Internet, dados geodésicos (Figura3.1). O serviço é gratuito e oferece coordenadas ITRF e GDA94.

O AUSPOS usa o International GPS Service (IGS sendo o seu resultado final rápido, dependente da disponibilidade do servidor), da existência de órbitas precisas, e parâmetros de Orientação da Terra. O serviço é projectado para processar apenas dados GPS de dupla frequência de fase. Este serviço está disponível através do página na AUSLIG www.auslig.gov.au.

3.2. SOPAC 15

Figura 3.1: Serviço de processamento online AUSPOS

3.1.1.1 GDA94

Em 1992, foram concluídas observações GPS em oito marcas em locais geologica-mente estáveis na Austrália, essas marcas constituem a Australian Fiducial Network (AFN ). Foram também realizadas observações GPS em grande número de estações de levantamentos geodésicos existentes em toda Austrália.

Em 1993 e 1994 estas foram complementadas por novas observações dando resultado numa rede de cerca de 70 locais de GPS com um espaçamento de 500 km nominal em toda a Austrália e é conhecido como Australian National Network (ANN ). Observações GPS, tanto a AFN e ANN locais foram combinadas em uma solução única GPS regionais em termos do International Terrestrial Reference Frame

1992 (ITRF92 ) e coordenadas resultantes foram mapeadas para uma época comum

de 1994.

As posições dos locais AFN foram utilizados para definir o Geocentric Datum of

Australia (GDA). As posições de ambos os locais AFN e RNA foram utilizadas para

restringir uma readaptação das redes australianas geodésicas (ICSM, 2001). GDA94 [14] é considerado oficialmente como uma referência nacional australiana.

3.2

SOPAC

O Scripps Orbit and Permanent Array Center [15] (SOPAC ) é o centro operacional central para o Southern California Permanent GPS Geodetic Array (PGGA) e serve como um dos sete Centros de Análise IGS para produzir efemérides melhorados para

16 CAPÍTULO 3. ESTADO DA ARTE a constelação GPS. Além dessas funções SOPAC serve como um dos três arquivos principais do IGS de dados globais, bem como um arquivo principal de dados contínuos

GPS do Southern California Integrated GPS Network (SCIGN ).

O objectivo principal do SOPAC é garantir alta precisão para apoiar medidas geodésicas e geofísicas utilizando o GPS, particularmente para o estudo dos perigos de terremoto, o movimento das placas tectónicas, a deformação limite de placa, e processos meteorológicos. Os investigadores SOPAC também realizam pesquisas sobre a implementação, operação e aplicações científicas de monitoramento contínuo matrizes GPS e Synthetic aperture radar (SAR).

3.2.1

SCOUT

O Scripts Coordinate Update Tool [16] (SCOUT) pode ser usado para calcular a média das coordenadas de um lugar específico, através da apresentação de um arquivo

RINEX de um determinado dia. O arquivo pode ser descompactado, ou em Z.. Gz ou.

Bz formato comprimido. Ambas as observações padrão (o) e Hatanaka-comprimido (d) são aceites. A localização do arquivo RINEX deve ser dada sob a forma de um

URL de FTP (Figura3.2).

As estações de referência que são utilizadas na análise são, por padrão as três mais próximas do local para os quais existem dados disponíveis sobre aquele dia específico. Se o cabeçalho RINEX não contém as coordenadas aproximadas xyz , estes serão estimados por SCOUT, e utilizadas para determinar os locais mais próximos. Na maioria das vezes, isso vai dar os melhores resultados. Porém, em alguns casos, pode ser útil usar estações de referência diferentes.

As quatro estações identificadas são então comparadas com o SOPAC do banco de dados do local. Se o local é reconhecido, os parâmetros do local (por exemplo, tipo de antena, receptor, firmware, etc) será obtido a partir desses dados. Se no entanto, o código da estação não é reconhecido, terá de ser fornecido as seguintes informações: tipo de receptor, tipo de antena e altura da antena. A altura do ponto de referência do monumento (MRP) geodésico para o ponto de referência da antena (ARP, muitas vezes, o fundo do pré-amplificador) deve ser em metros.

A análise será realizada por meio de um ajustamento de rede em simultâneo com os locais de referência mais próximo. Estes locais serão escolhidos da lista de estações que são actualmente processados por SOPAC, a fim de alcançar a maior precisão

3.2. SOPAC 17 possível. Se as coordenadas não são dadas no cabeçalho, o posicionamento absoluto será utilizado para estimar os valores iniciais. Após os locais mais próximos terem sido determinados, o trabalho de análise fica à espera de ser processado automaticamente pela ordem em que foi recebido. Quando a análise for concluída, um relatório será enviado para o endereço de correio electrónico que foi inserido. O relatório incluirá a média cartesiana e as coordenadas geodésicas para o local, desvios-padrão, um mapa que mostra a localização dos locais e aproximada da linha de base de comprimento entre as duas estações. As coordenadas cartesianas são referenciadas em relação ao

International Terrestrial Reference Frame 2005 (ITRF2005).

As coordenadas geodésicas são também referenciadas no que respeita à ITRF2005, mas projectadas para o elipsóide de World Geodetic System 1984 (WGS84). Em alguns casos o software não será capaz de gerar uma solução aceitável. Este será principalmente devido à fraca qualidade dos dados, dados corrompidos (isto é, o

RINEX não é compatível), ou quando são fornecidas informações incorrectas sobre

o local.

O SCOUT usa uma exigência de tempo mínimo de intervalo de uma hora. Os arquivos com menos de 3 horas podem causar um erro formal alto, representado por um alto desvio padrão dos valores de saída, enquanto a solução não é necessariamente má, a probabilidade de ela ser pobre é maior do que o habitual. Isto é devido a um número limitado de satélites à vista durante este curto espaço de tempo e pouca variação da geometria.. Se os locais de referência estão longe, por exemplo, a mais de 500 km, as ambiguidades são difíceis de resolver.

18 CAPÍTULO 3. ESTADO DA ARTE

Figura 3.2: Serviço de processamento online SCOUT

3.3

NGS

O National NOAA Geodetic Survey [19] (NGS ) fornece o quadro para todas as actividades de posicionamento nos Estados Unidos. É a agência de cartografia oficial, sendo responsável pela construção de todas as infra-estruturas relacionadas com a geo-referenciação (rede geodésica, mapas base) deste país.

3.3.1

OPUS

O Online Positioning User Service [20] (OPUS ) fornece um acesso simplificado à alta precisão do Sistema de Referência Nacional (NSRs) de coordenadas. OPUS processa os arquivos de dados GPS com os mesmos modelos e ferramentas que ajudam a gerir o

Continuously Operating Reference Station (CORS ), resultando em coordenadas, que

são altamente precisas e altamente consistentes com outros utilizadores (Figura3.3). A posição NSRS computadorizada é enviada via correio electrónico particular, ou pode ser compartilhada publicamente através do banco de dados NGS.

utiliza-3.3. NGS 19 dor. O método de processamento utilizado para obter a solução depende do conteúdo e da duração da observação do arquivo de dados. Para arquivos de dupla frequência de observação de 4 horas ou mais, o processamento estático é feito com software NGS. As coordenadas são em média de três soluções independentes de base única calculadas com arquivo de dados submetido em cada uma das três CORS circundantes. Os arquivos de frequência dupla de dados mais pequenos, entre 15 minutos e 4 horas de observação, são processados usando software RSGPS. RSGPS emprega algoritmos mais agressivos para resolver as ambiguidades, mas tem continuidade dos dados mais rigorosos e os requisitos de geometria e, portanto, há muitas áreas remotas em que não funcionam.

Sob condições ideais, o OPUS pode facilmente resolver a maioria das posições dentro de uma precisão centimétrica. Estimando a precisão de um arquivo de dados específico é difícil, porém, como a propagação de erro formal é notoriamente otimistas para a redução do GPS. Em vez disso, o erro de pico a pico, ou margem de erro, é fornecido para cada coordenada do componente (XYZ). O erro de pico a pico é a diferença entre o máximo e o valor mínimo das coordenadas obtidas a partir das 3 soluções base.

As estimativas de precisão de pico a pico dependem da liberdade do erro sistemático. Para servir os utilizadores, as coordenadas NAD 83 do CORS Nacional são actualizadas com menor frequência do que as coordenadas ITRF. No entanto, isso também pode resultar em coordenas NAD83 menos precisas.

20 CAPÍTULO 3. ESTADO DA ARTE

Figura 3.3: Serviço de processamento online OPUS

3.4

NRCan

Natural Resources Canada [21] (NRCan) visa promover o desenvolvimento e o

uso responsável dos recursos naturais do Canadá e da competitividade dos produtos naturais do Canadá. É líder em ciência e tecnologia nas áreas de energia, florestas e minérios e metais e usa a sua experiência em ciências da terra para construir e manter uma base de conhecimentos actualizados da nossa massa terrestre.

A Divisão de Levantamento de dados Geodésico NRCan é responsável por manter o Canadian Spatial Reference System (CSRS), que fornece valores de referência fundamental para a latitude, longitude, altura e gravidade.

3.4.1

CSRS-PPP

O Online Global GPS Processing Service [23] (CSRS-PPP) é um serviço online gratuito de pós-processamento que permite aos utilizadores GPS do Canada (e de outros Paises) calcular com a melhor precisão, as posições dos seus dados de observação

GPS. Ao submeter o ficheiro RINEX online irá receber via correio electrónico em

precisão centimétrica, as coordenadas corrigidas (latitude, longitude, altura elipsóide) tanto em NAD83(CSRS) ou sistema de referência ITRF (Figura3.4).

O PPP pode processar os dados brutos de receptores GPS de freqüência única ou dupla no modo estático ou no modo cinemático. A precisão PPP melhora com a duração do período da recolha dos dados. Um período mínimo de qualidade de dados GPS (sem perda de bloqueio) é necessária para permitir a convergência ou resolver ambiguidades que por sua vez, pode melhorar a precisão do conjunto de

3.4. NRCAN 21 dados. A precisão dependerá do tipo de equipamentos de GPS, do local e das condições atmosféricas e do tamanho da recolha de dados. Estendendo a recolha de dados após o período mínimo deve melhorar ainda mais a precisão, mas mais ainda com receptores de dupla frequência do que com mono-frequência [22].

22 CAPÍTULO 3. ESTADO DA ARTE

Figura 3.4: Serviço de processamento online CSRS-PPP

3.5

GMV

A GMV [25] é um grupo empresarial tecnológico espanhol de capital privado que apresenta soluções, serviços e produtos em diversos sectores tais como Aeronáutica, Aeroespacial, Defesa, Banca e Finanças, Saúde, Segurança, Transporte, Telecomuni-cações e Tecnologias de Informação para Administração Pública e Grandes Empresas. Tem como objectivo oferecer soluções tecnologicamente avançadas através da criação e desenvolvimento de produtos e serviços especializados.

3.5.1

MagicGNSS

O magicGNSS é uma aplicação web para dados GNSS de processamento com alta precisão e integridade. A principal aplicação do magicGNSS [26] é o cálculo do GPS e GLONASS órbitas de satélites e relógios, e também as coordenadas do receptor (ou trajetória), atraso troposférico e relógio (Figura3.5).

3.5. GMV 23 Para processamento pode-se submeter arquivos RINEX ou utilizar dados de uma rede global pré-selecionando estações IGS. Os principais algoritmos que processam os dados das estações no magicGNSS são chamados ODTS (Orbit Determination and

Time Synchronization) e PPP. ODTS é uma solução de rede que necessita de um

conjunto de estações distribuídas em todo o mundo. PPP é uma solução de estação simples que usa a órbita precisa e informações de relógio calculados em antemão. Processamentos Estáticos e cinemáticos são suportados pelo PPP. As medições básicas do que foi introduzido são o código e fase frequência dupla de combinações iono livre.

24 CAPÍTULO 3. ESTADO DA ARTE

Figura 3.5: Serviço de processamento online MagicGNSS

3.5.1.1 ODTS

Os algoritmos que os dados da estação processam para gerar produtos (órbitas, relógios, o atraso troposférico e as coordenadas da estação) são chamados ODTS [27], que representa a determinação da órbita e sincronização de tempo e de PPP. O código-prima e medidas de fase são dizimados e utilizados internamente pelos ODTS e PPP a uma taxa normal de 5 minutos. ODTS e PPP são baseados no algoritmo dos mínimos quadrados que minimiza os resíduos de medição resolvendo para órbitas, os satélites e os deslocamentos relógio da estação, as ambiguidades, fase e atraso troposférico zenital da estação.

O ODTS é baseado em modelos de alta-fidelidade que segue as recomendações

IERS. Inclui um modelo gravitacional da Terra, atracções do Sol, da Lua e dos

planetas, as marés da Terra sólida, e pressão da radiação solar (SRP), incluindo eclipses. Parâmetros de rotação da Terra (ERPs) são tirados do servidor IERS, mas eles também podem ser estimados por ODTS. As órbitas dos satélites podem ser propagadas (previsto) para o tempo futuro, utilizando os parâmetros estimados e os

3.6. GEODETIC RESEARCH LABORATORY OF UNIVERSITY OF NEW BRUNSWICK25

3.6

Geodetic Research Laboratory of University of New

Brunswick

O Laboratório de Pesquisas Geodésicas[28] (GRL) foi criado em 1985 para unificar e coordenar as actividades de investigação pela geodesia / grupo hidrografia. As Activi-dades do GRL baseiam-se na pesquisa e desenvolvimento nas áreas de posicionamento estático e cinemático, com o GPS, altimetria por satélite, a determinação do geóide, deformação crustal, a rotação da Terra, e os estudos da troposfera e ionosfera.

O grupo do Prof. Richard Langley da GRL está envolvido no desenvolvimento e avaliação de sistemas de navegação global por satélite (GNSS - Global Positioning

System e o GLONASS russo) através de técnicas e algoritmos para aplicações de

levantamento geodésico e de alta precisão e de navegação de aeronaves e veículos espaciais. Realizações mais recentes incluem o desenvolvimento de algoritmos para robustamente o modelo de propagação ionosférica e troposférica vivida por GNSS, bem como o desenvolvimento de técnicas para sincronização de tempo e frequência em baixa espaciais em órbita terrestres (LEO), e determinando as trajectórias de naves espaciais LEO, melhorando a precisão e a eficiência de alta precisão de posicionamento

GPS cinemáticas.

3.6.1

GAPS

Nesta técnica, as observações produzidas por um único receptor são usadas para determinar a localização do receptor, assim como outros parâmetros, tais como relógio do receptor e o atraso total da atmosfera neutra. A Análise de posicionamento GPS e

Software (BPA) foi inicialmente desenvolvido na Universidade de New Brunswick por

Rodrigo Leandro. Apesar de usado, principalmente, de posicionamento, GAPS [29] foi projectado e construído para processamento de dados GPS, permitindo ao utilizador estimar atrasos ionosféricos, preconceitos código, e os erros do relógio do satélite (Figura3.6).

O trabalho está a ser realizado para melhorar a modelagem de erros e lacunas para preparar o futuro da constelação de multi-posicionamento GNSS. GAPS fornece aos utilizadores um posicionamento preciso, tanto no modo estático ou cinemático.

26 CAPÍTULO 3. ESTADO DA ARTE

Figura 3.6: Serviço de processamento online GAPS

3.7

IBGE

O Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística[31] (IBGE ) é um dos principais provedores de dados e informações sobre o Brasil, para que possa responder às neces-sidades dos mais diversos sectores da sociedade civil brasileira, bem como dos órgãos pertencentes ao seu governo.

O IBGE oferece os serviços a nível da produção e análise de informações estatís-ticas, coordenação e consolidação das informações estatísestatís-ticas, produção e análise de informações geográficas, coordenação e consolidação das informações geográficas, es-truturação e implementação de um sistema de informações ambientais, documentação e disseminação de informações, coordenação dos sistemas estatísticos e cartográfico, entre outros. O IBGE tem como objectivo identificar e analisar o território, contar a população, mostrar como a economia evolui através do trabalho e da produção das pessoas.

3.7.1

IBGE-PPP

O IBGE-PPP[32] é um serviço online para o processamento de dados GPS. Ele permite aos utilizadores de GPS, obterem coordenadas de boa precisão no Sistema de

3.7. IBGE 27 Referência Geocêntrico para as Américas (SIRGAS2000 ) e no International Terrestrial

Reference Frame (ITRF) (Figura3.7).

O resultado do IBGE-PPP é independe de qualquer ajustamento de rede geodésica e não está associado às realizações ou ajustamentos de rede planimétrica. Deste modo, os resultados obtidos através deste serviço terão uma pequena diferença daqueles disponíveis no Banco de Dados Geodésicos (BDG). O IBGE-PPP processa dados

GPS que foram recolhidos no modo estático ou cinemático de receptores de uma ou

duas frequências. Só serão aceites dados GPS que forem recolhidos depois de 25 de Fevereiro de 2005, pois foi quando o SIRGAS2000 foi adoptado oficialmente no Brasil.

28 CAPÍTULO 3. ESTADO DA ARTE

Capítulo 4

Análise de Requisitos

Este capítulo baseia-se no estudo das características que o sistema deverá ter para atender às necessidades e expectativas do utilizador.

4.1

Identificação do Problema

Na elaboração desta dissertação um dos principais problemas foi achar uma forma de submeter os dados automaticamente nos páginas onde seria feito o processamento do ficheiro RINEX. Devido às páginas de processamento serem completamente diferentes umas das outras e utilizarem várias formas de submeter os dados e para os submeter era preciso estar registado, foi preciso estudar estas mesmas páginas para verificar qual a forma que os dados eram submetidos, que valores teriam de ser passados para os submeter, e qual a melhor forma de os submeter.

Depois dos dados serem submetidos nas diferentes páginas de processamento o que acontecia era que os dados eram devolvidos de diferentes formas e em diferentes formatos. Foi necessário arranjar uma forma de apanhar os ficheiros devolvidos, achar o ficheiro que realmente interessava e apanhar os dados dentro do ficheiro. Após recolha de todos os dados era necessário arranjar uma ferramenta que avalia-se os dados.

30 CAPÍTULO 4. ANÁLISE DE REQUISITOS

4.2

Inserção dos dados

Para inserir os dados automaticamente foi preciso procurar uma ferramenta capaz de inserir os dados por linha de comandos nos formulários dos páginas de processamento. Em uma das páginas, o GAPS, os dados podiam ser enviados por correio electrónico, por isso a opção tomada foi a de envio de uma mensagem por correio electrónico com os valores e o ficheiro RINEX para processamento. No caso dos outros páginas o processamento era feito através da introdução dos dados através da sua própria página.

Após muita pesquisa e utilização de várias ferramentas encontrou-se uma ferra-menta capaz de submeter os dados através da linha de comandos. Para essa ferraferra-menta funcionar precisava-se de saber quais os dados necessários para a execução do POST no próprio página, por isso foi preciso ver o código referente a cada página e verificar que dados eram passados quando era submetido o ficheiro no página. Num dos páginas o ficheiro tinha que ser enviado por FTP, então foi preciso utilizar uma ferramenta que enviasse o ficheiro por FTP.

4.3

Avaliação dos dados submetidos

A dificuldade que se seguiu foi a de recolha de todos os dados processados pelos diferentes serviços. Havia dados que eram devolvidos através do correio electrónico, e outros cujo resultado era devolvido através de uma página. Para os dados que eram enviados por correio electrónico foi preciso utilizar um servidor de correio electrónico para que esses dados resultantes do processamento fossem enviados para o servidor. Como o resultado era devolvido através de uma página não havia problema porque a ferramenta utilizada anteriormente era capaz de guardar a página resultante.

Outro problema era a forma como os dados eram devolvidos. Havia resultados que eram devolvidos por correio electrónico como anexos l e esses anexos tinham diversos formatos, outros resultados eram devolvidos no próprio correio electrónico. Por isso foi preciso achar ferramentas para retirar os anexos dos emails enviados pelos páginas de processamento, retirar a informação necessária do página resultante, retirar a informação dos anexos e retirar a informação necessária do correio electrónico.

4.4. PROCESSAMENTO DOS DADOS 31

4.4

Processamento dos dados

No processamento dos dados as dificuldades principais eram: como extrair os dados do correio electrónico, quais os cálculos que teriam de ser feitos e como seria devolvido o resultado ao utilizador. Para extrair os dados relativos ao processamento foi preciso rever os ficheiros devolvidos pelas páginas de processamento e ver em que lugares se encontravam os dados necessários. Como alguns eram devolvidos em formato PDF foi necessário passar esse ficheiro para um formato onde conseguíssemos extrair os valores.

Depois era necessário achar esses valores por isso usou-se comandos da linha de comandos, utilizando frases e palavras que estavam juntas a esses valores. No processamento dos dados de forma a obter uma solução única, houve que definir a melhor aproximação. Primeiro pensou-se em avaliar os dados através de atribuição de um peso em que uma das páginas tinha maior credibilidade nos dados processados do que os outros. O problema é que não podíamos dizer que uma página o resultado era melhor do que o outro porque uma vez podia ter um melhor resultado do que os outros e outra vez podia estar muito errado em relação aos outros. O que se resolveu fazer foi calcular a o RMS [33] e multiplicar por três. Se algum dos valores fosse superior a esse resultado então o valor era ignorado.

Após o processamento dos dados foi estudada a forma como esses valores eram apresentados, o que apresentar e a forma como eram apresentados. Como a maioria das páginas enviavam o resultado para o correio electrónico o que se decidiu foi enviar todos os dados que eram enviados pelas páginas de processamento e enviar para o utilizador. O relatório criado por nós era colocado no servidor durante um período de tempo e o caminho para ele era enviado no correio electrónico com os conteúdos das outras páginas. Após um determinado período de tempo o relatório era removido do servidor.

Capítulo 5

Ferramentas Utilizadas

Esta secção destina-se à descrição das várias ferramentas utilizadas para a realização da aplicação final.

5.1

Bash

O Bash[34, 35] é um interpretador da linguagem de linha de comandos, para o sistema operativo GNU. Este interpretador foi usado em Linux.

5.2

PHP

O PHP[36, 37] linguagem de script embutida em HTML usada para criar páginas Web dinâmicas. Muita da sua sintaxe é resulta de linguagens como o C, Java e Perl junto com algumas características únicas. O objectivo desta linguagem é permitir que se escrevam páginas dinâmicas e sejam geradas rapidamente.

O PHP contém todas as funções para a Internet como conexão a servidores remotos, verificar correio electrónico via POP3 ou IMAP, a codificação de URL, configuração de cookies, entre muitos.

5.3

Getmail

O Getmail[38] é um controlador de Correio electrónico que suporta POP3,

POP3-over-SSL, IMAP4, IMAP4-POP3-over-SSL, e contas Correio electrónico SDPS. Suporta uma

34 CAPÍTULO 5. FERRAMENTAS UTILIZADAS ou várias contas de correio electrónico. O Getmail corre basicamente em qualquer plataforma. Está desenhado e escrito numa linguagem que ajuda a manter a compa-tibilidade em todas as plataformas. O único requisito que este programa precisa para correr é a plataforma Python. Este programa também suporta antivirus, permite filtro de spam e suporte SSL.

5.4

UUDeview

UUDeview[39] é um programa que ajuda a transmitir e a receber ficheiros binários

através da internet, utilizando correio electrónico ou grupo de notícias. Os pacotes de UUDeview incluem um codificador e um descodificador. O descodificador detecta automaticamente o tipo de codificação utilizada, oferecendo MIME’s Base64 e BinHex como também os uuencoding populares e os métodos xxencoding menos utilizados. O codificador funciona no sentido inverso e codifica um arquivo binário para envio por correio electrónico ou de notícias. O UUDeview não é necessário para fazer download de ficheiros na internet, somente para Correio electrónico ou grupos de notícias. O

UUDeview não oferece a compressão de ficheiros ou encriptação.

5.5

SendEmail

SendEmail[40] é um cliente leve de correio electrónico SMTP por linha de comandos.

Se houver necessidade de enviar correio electrónico através da linha de comandos, este programa é perfeito porque é simples de usar e rico em recursos. Este foi projectado para ser usado em scripts bash, ficheiros bash, programas em Perl e páginas, mas é bastante adaptável atendo assim às nossas necessidades. SendEmail é escrito em Perl e por isso para o usar basta ter o Perl instalado. Tem um conjunto intuitivo e flexível de opções por linha de comandos, o que torna muito fácil de aprender e usar.

5.6

cURL

O cURL[41] é um cliente para obter documentos e arquivos de servidores usando qualquer um dos protocolos suportados através da linha de comandos. O comando é projectado para funcionar sem a interacção do utilizador ou qualquer tipo de

interacti-5.7. LFTP 35 vidade. O curl oferece muitas ferramentas úteis como suporte para proxy, autenticação de utilizador, upload de FTP, HTTP post, transferência de arquivos e mais. Este pacote é capaz de lidar com solicitações SSL.

5.7

LFTP

LFTP[42] é um programa de transferência de ficheiro que permite ligações tais como ftp, http e outras conexões para outras máquinas. Todas as operações em LFTP são

de confiança, isto é, qualquer erro que não seja fatal é automaticamente tratado para que a operação solicitada seja automaticamente repetida.

Se uma transferência de um ficheiro falhar o LFTP vai tentar recuperar o arquivo desde o início até que o arquivo seja transferido por completo. Isso é útil para ip dinâmicos de máquinas que mudam seus endereços IP, muitas vezes, e para locais com má ligação à Internet.

5.8

Wget

Wget[43] é um programa de rede para recuperar arquivos da Web usando http e ftp.

Funciona de forma não interactiva, por isso vai trabalhar em segundo plano, depois de ter terminado a sessão. O programa suporta recuperação recursiva de páginas web de autoria, bem como páginas ftp. O Wget funciona particularmente bem com conexões lentas ou instáveis, continuando a recuperar um documento até que o mesmo esteja completamente recuperado. Também suporta servidores proxy, o que pode aliviar a carga na rede, acelerar a recuperação e prover acesso atrás de firewalls.

Capítulo 6

Descrição da Ferramenta Desenvolvida

6.1

Introdução

No decorrer desta dissertação um dos principais problemas foi definir as ferramentas que pudessem ajudar no desenvolvimento desta aplicação. No princípio tínhamos várias páginas de processamento de ficheiros RINEX, e queríamos aglomerar todos numa só página para que o utilizador submetesse o seu ficheiro e os dados uma única vez. Nas páginas os dados e ficheiros eram submetidos de formas diferentes e devolvidos em formatos diferentes e formas diferentes. Devido a estes factores a aplicação dividiu-se nos passos que passo a descrever nos subcapítulos que dividiu-se dividiu-seguem.

6.2

Instalação

Para a instalação da aplicação o servidor terá de ter instalado as aplicações referidas no Capítulo 5. Na pasta www do seu servidor terá de criar uma pasta uploads e uma pasta scripts, em que a pasta uploads servirá para guardar os ficheiros que o utilizador submeteu. Na pasta scripts deverá colocar todos os scripts existentes pertencentes à aplicação. Para que que os scripts funcionem da perfeição deverá configurar cada script para que utilize a conta de correio electrónico desejada. Após configurar os

scripts deverá configurar a crontab de forma a executar cada um dos scripts, e indicar

38 CAPÍTULO 6. DESCRIÇÃO DA FERRAMENTA DESENVOLVIDA cada script de quanto em quanto tempo é que deve ser executado.

6.3

Inserção dos dados

Na página principal é possível submeter os dados para que possam ser processados nas outras páginas (Figura6.1). Primeiro é preciso inserir uma conta de correio electrónico válida. A conta de correio electrónico inserida servirá para enviar o relatório dos dados depois de processados e avaliados nas diversas páginas e pelo nosso servidor para o utilizador. De seguida terá de seleccionar do seu computador o ficheiro Rinex que quer processar. Este ficheiro deverá estar descomprimido senão o seu processamento não será o melhor, pois existem páginas que irão processar esse ficheiro, que não reconhecem o ficheiro de forma comprimida.

Depois de introduzido os valores anteriores terá que introduzir o tipo de antena. Terá que seleccionar a marca e modelo da antena que usou. Ao seleccionar a antena utilizada os dados ao serem processados nas páginas, a própria página onde foi sub-metido determina o modelo de calibração adequado para antena para que faça um melhor processamento.

Uma selecção incorrecta ou omissão da mesma poderá causar um resultado com um erro de alguns centímetros, particularmente na componente vertical. De seguida terá de introduzir a altura vertical em metros da base da antena em relação ao ponto onde está a posicionar a antena.

Depois terá de introduzir a forma de processamento. No nosso caso, o objectivo foca-se no processamento de dados estáticos. No fim terá que submeter os dados para que esses sejam submetidos no servidor. O utilizador também terá a possibilidade de escolher que páginas de processamento devem ser utilizados para processar o ficheiro que vai submeter.

6.4

Segurança

Quando utilizamos um sistema como um servidor em uma rede pública, este, pode torna-se um alvo de ataques. Por isso é necessário solidificar e bloquear os serviços. Por isso foi utilizado TCP wrappers, em que estes oferecem controlo de acesso a vários serviços, como um serviço que oferece acesso adicional, registo, vinculação,

6.5. SUBMISSÃO AUTOMÁTICA DOS DADOS 39

Figura 6.1: Página de processamento online de GPS do SEGAL

redireccionamento e controle de utilização de recursos.

As medidas de segurança que foram tomadas são, a de permitir um total de 50 conexões, limitar a quantidade de "memory address space" que o serviço pode ocupar, limitar o tempo que um serviço pode ocupar o CPU. Usando estas medidas pode ajudar a prevenir que qualquer serviço sobrecarregue o sistema, resultando em recusa de serviço (denial of service).

6.5

Submissão automática dos dados

Após os dados terem sido submetidos no servidor, o ficheiro é guardado na pasta uploads do servidor e é criado um ficheiro de texto com o nome e extensão do ficheiro

RINEX submetido, a altura da antena introduzida, a marca e modelo da antena, o

tipo de processamento seleccionado para processar o ficheiro e o correio electrónico do utilizador que submeteu o ficheiro (Figura6.2).

40 CAPÍTULO 6. DESCRIÇÃO DA FERRAMENTA DESENVOLVIDA

Figura 6.2: Exemplo do ficheiro .txt criado após ser submetido o ficheiro RINEX

Este ficheiro será utilizado durante vários passos da execução da aplicação. No entanto na crontab existem scripts de bash shell a serem executados[48, 49]. Um destes

scripts verifica de minuto a minuto se existe algum ficheiro com formato de texto txt.

Se durante a execução desse script encontrar algum ficheiro txt, o script muda o nome do ficheiro para um valor numérico sendo o primeiro valor o 1, se encontrar mais vai incrementando o valor. Após a alteração do nome do ficheiro, são declaradas variáveis que serão utilizadas com os valores guardados neste ficheiro.

As variáveis declaradas são usadas para guardar o nome do ficheiro, a altura, a marca e modelo da antena e o tipo de processamento. Após esses valores serem passados para as variáveis, o nome do ficheiro é alterado para 1.sh para que possa ser utilizado pelo script seguinte. Para finalizar a execução do script é usado o comando sendEmail em que este comando envia um correio electrónico para o

[email protected] com os valores passados nas variáveis e o ficheiro submetido em

anexo para que possa ser processado no MagicGNSS [44, 45, 47]. É usado um correio electrónico fixo para que o resultado seja enviado para o servidor (Figura6.3).

6.5. SUBMISSÃO AUTOMÁTICA DOS DADOS 41

Figura 6.3: Script para o envio do ficheiro submetido para processamento no magicppp

Um outro script que se encontra a correr na crontab quando encontra o ficheiro com o nome 1.sh começa a executar código para que o ficheiro possa ser submetido no

OPUS. O conteúdo do ficheiro 1.sh é passado para variáveis onde essas variáveis são

utilizadas para que os valores sejam utilizados pelo curl para submeter automatica-mente os dados na página de processamento. Após esses valores terem sido passados para essas variáveis o nome do ficheiro é mudado para 2.sh. No fim é executado o comando curl para que os dados inseridos e o ficheiro seja submetido na página da

OPUS para o seu processamento (Figura6.4). A conta de correio electrónico utilizada para que os dados sejam enviados para o servidor é a anterior. O mesmo acontece para o ficheiro quando fica com o nome 2.sh para submeter nos AUSPOS, 3.sh para submeter no GAPS e 4.sh para submeter os dados no CSRS PPP.

42 CAPÍTULO 6. DESCRIÇÃO DA FERRAMENTA DESENVOLVIDA

Figura 6.4: Script para o envio do ficheiro submetido para processamento no OPUS

Quando o nome do ficheiro é 5.sh há uma mudança na forma como é enviado o ficheiro. Como numa das páginas o ficheiro tem que ser submetido através de FTP então o que o script faz é apanhar o nome do ficheiro Rinex que se encontra no ficheiro 5.sh e envia-o por FTP através do comando da linha de comandos lftp para a página onde vai ser processado (Figura6.5).

6.5. SUBMISSÃO AUTOMÁTICA DOS DADOS 43

Figura 6.5: Script para o envio do ficheiro submetido para processamento no SCOUT

Após o envio do ficheiro RINEX o nome do ficheiro sh é incrementado para ser utilizado pelo script seguinte. Após o ficheiro ser alterado existe um script com as mesmas funcionalidades dos que processam o ficheiro 1.sh, 2.sh,3.sh e 4.sh em que a única diferença é enviar o comando para processar sem enviar o ficheiro pois este já foi enviado por FTP para a página do SCOUT.

O último script usa o ficheiro 7.sh para apanhar os valores relativos ao nome do ficheiro, altura, modo de processamento e as informações sobre a antena. Depois os dados são submetidos através do curl para a página referente ao IBGE, mas como os dados necessários são devolvidos através de uma página é guardado essa página no servidor. Após isso vai ser criada uma pasta com o nome do ficheiro submetido e dentro desta pasta vão ser criadas outras sete pastas com os seguintes nomes: Brasil,

gpsproc, landon, SOPAC, CSRSPPP, magicGNSS, opus. Estas pastas que foram criadas dentro da pasta com o nome do ficheiro vão separar os ficheiros resultantes do processamento do ficheiro RINEX que serão devolvidos por correio electrónico e no caso do último guarda o valor resultante da página. Após isso é movido o ficheiro criado pelo curl para a pasta brasil que contém os dados depois de processados (Figura6.6). O ficheiro com o nome 7.sh é movido para a pasta onde se encontram o correio electrónico com o nome do ficheiro RINEX submetido e com a extensão sh para se no caso de haver um ficheiro com o nome 7.sh não o substituir. Após esses passos está concluída a fase de envio dos dados para o processamento (Figura6.7).

44 CAPÍTULO 6. DESCRIÇÃO DA FERRAMENTA DESENVOLVIDA

Figura 6.6: Script para o envio do ficheiro submetido para processamento no IBGE-PPP

6.6

Separação dos dados enviados por correio electrónico

após o processamento

Após os dados serem submetidos é preciso aguardar que os resultados enviados para processar cheguem ao correio electrónico. Então na crontab existe um script com o nome transformacorreio electronico.sh que verifica se existe algum ficheiro com a extensão .sh se existe transforma-o em um valor inteiro. Após modificar o nome dos ficheiros sh para valores numéricos os correios electrónicos são passados para o formato txt sendo o nome deles um valor numérico. Depois disso é passado o valor do nome para uma variável para verificar se existe algum correio electrónico com aquele nome e esses são enviados para a pasta com o nome do ficheiro à excepção dos correio electrónico do gpsproc pois esses são enviados para uma pasta chamada gpsproc pois não contêm nenhuma informação sobre o ficheiro processado texto do correio electrónico.

O correio electrónico que contém informação referentes ao gpsproc serão enviados para uma pasta que está definida no servidor com o nome gpsproc. Caso não exista

6.6. SEPARAÇÃO DOS DADOS ENVIADOS POR CORREIO ELECTRÓNICO APÓS O PROCESSAMENTO45

Figura 6.7: Criação dos ficheiros para processamento do ficheiro RINEX

nenhum ficheiro .sh, todo o correio electrónico que está na caixa de entrada será eliminado. Depois dos correio electrónico ser passado para as pastas referentes ao ficheiro processado são chamados os scripts downloadgpsproc.sh, downloadcsrs-ppp.sh,

downloadlandon.u.sh, downloadmagicgnss.sh, downloadibge-ppp.sh, downloadopus.sh, downloadsopac.sh[50, 51].

6.6.1

Funcionamento do script downloadgpsproc.sh

Este script vai para a pasta gpsproc no servidor e verifica se existe algum fi-cheiro lá, volta a alterar o nome aos fifi-cheiros existentes para um valor numérico para que os nomes dos ficheiros existentes na pasta estejam ordenados e comecem em 1. Após isso vai remover todos os caracteres especiais < e o caracter >. Após isso vai procurar a linha onde tem escrito a frase seguinte "ftp://ftp.ga.gov.au/geodesy-outgoing/gnss/products/auspos/"pois esta frase contém o caminho ftp para o ficheiro. Depois é aplicado o comando wget para fazer download do ficheiro para o servidor.

O resultado deste download é um ficheiro pdf. Logo após o seu download esse ficheiro é transformado num ficheiro xml para que desta forma se possa apanhar o nome do ficheiro passado. Se o ficheiro xml transformado contém o nome do ficheiro passado anteriormente o ficheiro xml é movido para a pasta com o nome do ficheiro e dentro desta para a pasta com o nome gpsproc e o correio electrónico é eliminado.